金刚石镀前处理新工艺

mc1976

1　镀前处理新工艺
　　金刚石是目前发现的硬度最高、锋利性较好的磨粒。采用电镀的方法将金刚石磨料“电镀”在金属基体上，代替传统的压铸烧结法，不仅投资少、成本低，而且避免了在高温情况下金刚石的氧化，保证了金刚石的硬度和锋利性。
　　在整个电镀金刚石过程中，90%以上的电镀层结合不良是由于镀前处理不良所致。因此，要提高电镀质量，最主要的是做好镀前处理。
　　镀前处理的内容大致包括：除油、防锈、浸蚀、酸洗、活化清洗以及加辅助电极和装挂等。
　　为了提高镀层质量，经过对国内外的电镀行业情况进行分析和比较，结合实际，制定了镀前处理新工艺流程如下：去毛刺→清洗→涂绝缘胶→擦洗→化学除油→热、冷水冲洗→酸洗→冷水冲洗→电化学除油→冲洗→阳极处理→冲洗入槽。
　　1.去毛刺　用砂纸和手锉将工件上的毛刺除去，防止工件表面呈现介电的不良状态。
　　2.清洗　用酒精将工件擦洗一遍，初步清除工件表面的油污。
　　3.涂绝缘胶　将擦洗后的工件，在非镀部位上涂一层快速粘合剂，使非镀部位绝缘。
　　4.擦洗　为了防止需镀部位被涂上绝缘胶，用手锉或砂纸将该部位再打磨一遍，然后冲洗。
7 z' d# [4 B1 O  t# `6 K" R/ l% h$ ]) g　　5.化学除油　除油剂配方如表1所示。
; R! T) _1 p3 G( g表1  除油剂配方表
2 \! ~+ g, p3 `+ o5 }5 C药品名称
规格
. S8 u6 H8 N+ l3 Z8 i6 B' U含量/g.L-1
' Z) {  c( V( m+ l! e碳酸钠
, X8 p" S& A* A( B$ M1 EC.P
- |: K8 W* M* P- V6 W55
氢氧化钠
C.P
0 M2 S( C! ~" H, m% L10
1 D" J# w! p" W8 d+ M硅酸钠
C.P
/ ?' n9 N' D  H& I( }6
十二烷基硫酸钠
C.P
) y/ a; Q9 p- a) k* `1
氢氧化钠具有很强的皂化作用，与动植物油反应，生成可溶性飞皂和甘油。
4 ^- i2 v+ y9 c. W$ H7 ]% {: h　　十二烷基硫酸钠是一种表面活呼剂，在其十二烷基疏水基团和硫酸根亲水基团的协同作应下，降低了液体与工作之间的表面张力。它作为一种碱液添加剂，加快了除油速度。
- l9 F9 I; @3 J+ {2 o. p; `) w碳酸钠和硅酸钠则是两种缓冲剂对处来酸起缓冲作用，使融液的PH值基本上保持不边。
8 W& E2 }, q) N7 e　　将工件置与于上述溶液中，在40℃～60℃的情况下清洗30分钟左右。
' W1 x4 H# b) B0 a: j! E& m8 ?6.热，冷水冲洗先用热水冲洗，在用冷书冲洗，避免除油液进入酸溶液中。
7.酸洗　酸洗液配方见表2所示，其目的是去除基体表面的氧化皮。
表2  酸洗液配方表
3 o/ |0 ?) D# `0 ~1 M1 n药品名称
" w2 f5 x) R% S# ?/ z) ^- g规格
含量
3 Q0 K- ]# Z$ j8 C( o. D0 p盐酸
9 c# a1 X% h$ h+ T5 \C.P
, d3 t8 }. |6 d5 M6 `8 L1:1(体积比)
　8.冷水冲洗　酸洗后，将工件夹出，用冷水冲洗，然后装挂到电化学除油槽内。
　9.电花学除油　电化学除油剂配方见表3
2 t) H% y( g9 t! S$ T9 M+ v. a表3  电化学除油剂
药品名称
' H" y! A: @& \0 ~+ @: m规格
& y- t7 ~: k+ P- Y" {4 ]含量/g.L-1
5 S" F, c& M3 C8 L3 v氢氧化钠
C.P
16
碳酸钠
, r' S. e# ^* @$ |2 K+ ?7 aC.P
. e6 p2 U; b. W% n! ]! u( }40
" c/ s: A$ i% V6 D. z/ w磷酸钠
" [" f  ]3 C; Y& ]3 Y" yC.P
16
" }6 C( g/ y' y6 H　　把工作装挂在此溶液内，接同点源，先阴级处理1分钟，然后阳极处理3分种。所采用的电流密度为10A/dm2，电极为不锈钢板。电化学除油的反应如下：
阳级除油：4OH--2e=O2↑+H2O
阴极除油：2H++2e=H2↑
! ~& h. \! t3 A0 A/ ^　　采用先阴后厌极的联合除油法，具有去油速度快，无氢脆的优点。
7 c% p5 M6 Y' b. w/ D5 n　10.冲洗将用电化学除油后的工件用书进性行冲细洗，准备竟行阳行处理。
　11.阳极处理　阳极处理液配方见表4所示，将基体装挂好，需镀部位插入该液中。负极用铅板，正极用基体。电流密度为25A/dm2,通电时间为3分钟。阳级处理避免了产生氢脆的现象，尤其适合于入槽前的最后一道工序。
7 {- ^. _4 N9 R! G表4  阳极处理液配方表
药品名称
9 v! C: f( I1 M4 y规格
含量/g。L-1
硫酸（比重
3 k" w  D) k. t9 b. t0 p( s% z) iC.P
2：3（体积比）
7 H( m" V& h5 U- v　12.冲洗入槽　将阳极处理完毕的基体快速进行冲洗后，放入电镀槽中，准备电镀。
) |: `. Q& L" Q/ h　　至此，完成金刚石电镀的整个镀前处理。
2　实验结果
　　实验将试件分成五组，在不同的镀前处理工艺流程下进行镀前处理，然后在同一电镀条件下入槽电镀。各组试件具体处理条件见表5所示。
/ E* d6 ^; p9 \- C3 B5 a$ B表5  镀前处理条件及测量结果
流程
组别
* }  d# c0 B8 A! `  O$ iⅠ
Ⅱ
Ⅲ
* m% g6 k1 C) C% f! UⅣ
Ⅴ
擦洗
/
/
! Q4 _0 P& j& t# }/
5 A, G% M0 R: M$ {7 K% d/
/
+ R/ G: E! K3 t( v+ u酸洗
4 v/ _+ ]# g; I! v/
/
; {! W1 k+ X- k) P/
4 J" o8 q5 k+ [: W8 f  ^' a/
: B+ t7 L& l  G, B$ L7 n8 |化学除油
3 |( T. D) N$ q  \7 a/
/
# m: a1 h$ q5 Z& G% P1 ]4 ?$ }! S/
电化学除油
# _5 V9 S& n; A0 X/
/
- v2 y' T" m8 Q% U阳极处理
/
检验
; F7 G  Y. f( |' V结合力
- X& x8 b; }: w3 \脆性
不合格
不合格
. U. z; p( O2 c  E2 G+ R4 O合格
$ G) m& w* P+ T! X9 C/ ]合格
6 a3 v  x% s) @合格
, M  B5 B* i3 v# `- F/
; Q& Z4 N) j/ R/ }1 R1 c- K/
2次30o
4次45o
& O6 X& A7 H! _- _# E4次45o
　　试样采用15×15×2mm2的铁片。实验时，温度为40℃±1℃，电流密度为40MA/dm2,阳极为纯净的2镍板，阴极为试件。
5 ^8 t( |/ U  x0 j. O$ g　　对电镀完的试件进行结合力和脆性两方面的检验。镀层结合力检验是采用定性的实验检测方法即锉刀试验法。所谓锉刀实验法是指用锉刀由基体向镀层方向成45o锉镀层边缘。如镀层不被带起或脱落，则为合格。
7 }7 k$ w* e. ~4 D. ~' s　　当结合力良好时，再进行镀层的脆性检验。脆性检验采用的是弯曲法。弯曲法将试件夹在虎钳上反复弯曲，同时用放大镜观察弯曲部位的变化至出现第一条裂纹为止。
　　由表5的测量结果可知，采用新工艺，试件表面光洁性好，油污和氧化皮被除净，试件呈现出良好的受镀状态。镀层金属与基体金属间的结合力良好，镀层的均匀性、完整性都较好。
; P7 e7 I( b. t; N" T3　结论
1 N% f. ^" y- K' w# b9 y　　1.采用机械去毛刺、锉磨需镀部位的方法，防止工件表面呈现介电的不良状态；
　　2.将十二烷基硫酸钠作为碱添加剂，加强了基体表面的活性，去油速度快、质量好；
5 P0 z2 V$ x9 }  [- z& {　　3.采用低温去油，使基体不受热应力影响；
5 c: |- T! {# N3 N+ z1 ~$ `5 U　　4.在化学除油和酸洗后，又采用电化学除油和阳极处理，大大地改变了基体表面的状态，提高了镀液的分散能力和覆盖能力，提高了镀层的均匀性、完整性，增强了镀层的结合力。【MechNet】
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